硫酸尾氣脫硫系統的技改與運行實踐

劉勤學， 侯希濤， 耿 子

(山東建龍化工股份有限公司， 山東淄博 256414)

山東建龍化工股份有限公司(以下簡稱建龍化工)于2012年投運四套合一硫酸尾氣脫硫系統，采用石灰液逆噴湍沖洗滌方式，總處理尾氣量126 500 m3/h。在各系統正常運行的情況下，脫硫裝置完全滿足淄博地區ρ(SO2)<200 mg/m3的SO2排放限值要求，脫硫系統運行平穩有序，液相循環系統和氣相煙道系統均未出現堵塞現象[1]。根據實際需要，建龍化工分別于2014年和2015年搬遷2套硫磺制酸裝置到異地配套生產其它下游產品，使得原尾氣處理裝置的煙氣量發生了非常大的變化。在尾氣量減少的情況下，為建立良好的動態平衡湍沖區，從而使尾氣SO2達標排放，必須要加大逆噴石灰液量，由于噴嘴尺寸所限，氣液接觸很難達到良好效果，容易出現尾氣排放指標不穩定和硫酸系統開工過程尾氣排放超標等現象。鑒于以上原因，建龍化工決定在充分利用原尾氣脫硫裝置的基礎上進行技術改造。

1 改造思路

原脫硫裝置為一級逆噴洗滌，但預留了二級洗滌的空間以應對更加嚴格的環保要求。此次技改擬將逆噴洗滌改造為兩級，兩級逆噴裝置放置在同一標高處，逆噴管及相連管道設置為“S”型結構，在兩級逆噴洗滌管之間再設置3層霧化噴頭進行多級洗滌。通過多級噴淋增加氣液有效接觸機會，從根本上保證脫硫效果的穩定性和可靠性。原脫硫裝置的湍沖洗滌塔(含捕沫器)、堿液配置槽、漿液槽、板框壓濾機、尾氣排放煙囪及各循環泵等設備利舊，只對湍沖洗滌循環泵進出口管道進行相應調整，在滿足新工藝要求的同時采用1用2備的方式確保裝置正常運行。

2 改造方案

原四套合一脫硫裝置逆噴管直徑為1 600 mm，石灰堿液的噴頭直徑為75.5 mm，共設置3個，每個噴頭的石灰堿液流量為200 m3/h。通常情況下逆噴管氣體流速按22～25 m/s進行設計取值，石灰堿液的噴淋密度按300 m3/(m2·h)選取。由于搬遷的2套硫磺制酸裝置分別為160 kt/a和200 kt/a，剩余1套硫磺制酸裝置和1套硫鐵礦制酸裝置的規模分別為140 kt/a和100 kt/a，總煙氣量約為原來的40%。本著既滿足脫硫指標又能夠利用原有脫硫設備和配件從而降低改造成本的原則，將原逆噴洗滌管作為第二級洗滌進行改造，原直徑1 600 mm的逆噴管不動，在其內部布置一條直徑1 080 mm的PVC管道(壁厚20 mm)，此PVC管道為原160 kt/a硫磺制酸裝置配套的煙囪。PVC管道下部設置不銹圓環支撐，不銹鋼圓環為花板結構防止積液。PVC管道上部用PVC板制作圓環設置在原逆噴管和PVC管道之間，防止氣體不通過液體逆流接觸而走短路。新設PVC管中心設置一個噴頭，噴嘴直徑由75.5 mm改擴為80 mm。第一級為新加工的鋼制內襯PO逆噴管，管道有效內徑為1 000 mm，逆噴管中心設置一個噴頭，噴嘴直徑為80 mm。

3 改造前后工藝流程對比

該尾氣脫硫系統改造前后工藝流程如圖1所示。改造后流程的主要變化是由一級逆噴洗滌調整為兩級，任意一臺循環泵均可以同時給第一級逆噴管、第二級逆噴管、兩級逆噴管之間的霧化洗滌噴頭供堿液，同時攪動湍沖洗滌塔底部的漿液，防止沉積。特殊情況下，關閉循環泵出口水平管道上的蝶閥，由獨立的一臺循環泵給第一級逆噴管供石灰堿液并攪動湍沖洗滌塔的底部漿液，第一級逆噴管堿液回流到此循環泵進口；第二級逆噴管和兩級逆噴管之間的霧化洗滌噴頭石灰堿液由另外兩臺循環泵之一提供，第二級的循環石灰堿液回流到湍沖洗滌塔集液槽，然后與來自石灰漿液配置池的石灰漿液混合。第一級逆噴管上噴的堿液與第二級逆噴管上噴的堿液pH值有所區別，第一級的pH值略低。在第一級與第二級逆噴洗滌之間的連接管道設置3層ABS材料制造的7309HS型花籃噴嘴，最上邊一級向下噴淋，下邊兩級順著氣流的方向向上噴淋。在系統正常運行的情況下，三級噴嘴噴淋石灰堿液；當硫酸系統停工后再開工狀態下，可以將此部分噴淋介質改為NaOH堿液，通過新設置的堿液循環槽進行循環洗滌，由于NaOH堿液的活性更強，從而確保非正常狀況下，尾氣SO2能夠達標排放[2]。

圖1 硫酸裝置尾氣脫硫系統改造前后工藝流程

4 改造前后的運行數據對比

尾氣脫硫系統于2016年3月8日停車進行改造，并于3月13日開車運行，至此已經平穩運行1年以上。改造前后的兩套硫酸裝置尾氣脫硫系統運行的基本數據見表1。

從表1可見：改造完成后尾氣排空的SO2濃度明顯降低。原一級逆噴裝置需要運行2臺循環泵，其中一臺工頻狀態運行，另外一臺變頻運行，頻率在40 Hz左右。改造完成后只運行1臺循環泵，或工頻或變頻運行，變頻運行時的頻率在45 Hz左右，雖然在液相循環系統的電耗明顯降低，但由于氣體阻力升高導致風機電耗增加，液相和氣相系統電耗相抵后裝置整體電耗變化不大。

表1 改造前后運行數據

5 裝置改造后系統在停工后再開工的運行指標

2016年3月30日,硫鐵礦制酸系統因滾筒故障停車12 h后再開工， 2016年4月11日06∶15至12∶55硫磺制酸系統停工后再開工，結合轉化溫度和轉化率的變化，對尾氣回收裝置的參數進行調整，開工過程另外加入NaOH堿液100～150 kg。

硫鐵礦制酸裝置的調整指標及變化情況見表2，硫磺制酸裝置停工后再開工尾氣指標運行數據見表3。

表2 硫鐵礦制酸裝置停工后再開工尾氣指標運行數據

表3 硫磺制酸裝置停工后再開工尾氣指標運行數據

6 結語

由于國家對環保管控逐漸趨嚴，對于劃入“散亂污”的小型石灰加工企業采取關停取締方式，只保留大型石灰加工生產單位，石灰加工生產單位采取嚴格的環保措施進行磨料加工，直接生產200目左右的石灰粉。采用200目左右細顆粒氧化鈣或氫氧化鈣用于尾氣脫硫，不僅大孔徑(φ80 mm)的噴嘴沒有結垢或堵塞現象，即便采用7309HS型花籃噴嘴也未發現過結垢或堵塞。從改造運行的實際效果看，利用石灰法尾氣脫硫的裝置完全可以通過多級洗滌達到更低的SO2排放要求[3]。

[1] 劉勤學. 建龍化工硫酸尾氣脫硫系統的設計與運行 [J].硫酸工業，2013(6)：8-11.

[2] 張一麟.國內硫酸裝置尾氣處理工程技術進展[J].硫酸工業，2012(5)：40-45.

[3] 紀羅軍，周開敏，金蘇閩.硫酸廠如何應對更低SO2排放的挑戰[J].硫酸工業，2011(1)：14-20.